способ работы скважинной струйной установки при испытании скважин с открытым стволом и скважинная струйная установка для его реализации

Формула изобретения

1. Способ работы скважинной струйной установки, заключающийся в том, что спускают в скважину на насосно-компрессорных трубах струйный насос со ступенчатым проходным каналом в его корпусе, расположенный ниже струйного насоса пакер с проходным каналом и расположенный на нижнем конце колонны труб автономный каротажный комплекс, при этом в процессе спуска в открытом стволе посредством автономного каротажного комплекса производят регистрацию фоновых значений физических параметров прискважинной зоны пластов и при достижении заданной глубины производят распакеровку пакера, причем последний устанавливают выше исследуемых пластов, далее на каротажном кабеле или проволоке опускают по колонне труб и устанавливают в проходном канале функциональную вставку для регистрации кривых восстановления пластового давления в подпакерном пространстве с установленным в ней перепускным клапаном и установленными ниже вставки обратным клапаном и автономным манометром, подают в сопло струйного насоса жидкую рабочую среду, создавая в подпакерном пространстве скважины ряд различных по величине депрессий, и при каждой величине депрессии измеряют дебит скважины, после этого резко прекращают подачу жидкой рабочей среды в сопло струйного насоса с отсечением за счет этого обратным клапаном надпакерного пространства скважины от подпакерного и производят автономным манометром регистрацию восстановления пластового давления в подпакерном пространстве скважины с возможностью передачи на поверхность по каротажному кабелю информации из подпакерного пространства скважины, затем подают в сопло струйного насоса жидкую рабочую среду, создают таким образом депрессию на продуктивный пласт и проводят измерение физических параметров в прискважинной зоне продуктивного пласта автономным каротажным комплексом, после этого открывают во вставке путем натяжения каротажного кабеля или проволоки перепускной клапан, сообщая таким образом надпакерное и подпакерное пространство скважины и выравнивая таким образом давление между ними, извлекают функциональную вставку для регистрации кривых восстановления пластового давления, проводят депакеровку пакера и производят подъем колонны труб со струйным насосом, пакером и автономным каротажным комплексом при этом во время подъема последним регистрируют физические параметры прискважинной зоны пластов в интервале расположения продуктивных пород и около них.

2. Способ работы по п.1, отличающийся тем, что проводят дополнительное исследование пластов, для чего после извлечения функциональной вставки для регистрации кривых восстановления пластового давления устанавливают в проходном канале струйного насоса блокирующую вставку со сквозным осевым каналом и посредством блокирующей вставки разобщают затрубное и внутритрубное пространство колонны труб, опускают колонну труб до достижения автономным каротажным комплексом подошвы пластов и закачивают в скважину жидкость с аномальными физическими свойствами, например, с аномально высоким сечением захвата тепловых нейтронов, задавливая эту жидкость в пласты, после чего производят депакеровку пакера и подъем на поверхность колонны труб с регистрацией автономным каротажным комплексом физических параметров прискважинной зоны пластов.

3. Скважинная струйная установка, содержащая установленные на колонне труб пакер, струйный насос, в корпусе которого установлены сопло и камера смешения с диффузором, а также выполнен ступенчатый проходной канал, и устанавливаемую в ступенчатом проходном канале функциональную вставку для регистрации кривых восстановления пластового давления с автономным манометром, при этом ниже пакера на колонне труб установлен автономный каротажный комплекс для измерения физических величин, например удельного электрического сопротивления горных пород, при этом струйный насос установлен над пластами скважины на расстоянии h, равном

где h - вертикальная составляющая расстояния от струйного насоса до подошвы пластов;

Р_пл - пластовое давление, н/м²;

Р - максимально допустимая величина депрессии на пласт, н/м ²;

g - ускорение свободного падения, м/с² ;

- плотность жидкости в скважине, кг/м³,

а струйный насос выполнен со следующими соотношениями размеров: отношение диаметра входного сечения камеры смешения D_кc к диаметру выходного сечения сопла D_c составляет 1,1 - 2,4, отношение длины камеры смешения L_k к диаметру входного сечения камеры смешения D_кс составляет 3 - 7, отношение длины сопла L_c к диаметру его выходного сечения D_c составляет 1 - 8, расстояние L от выходного сечения сопла до входного сечения камеры смешения составляет 0,3 - 2 диаметров выходного сечения сопла D_с, а угол наклона образующей диффузора к продольной оси диффузора составляет 4 - 14°.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области насосной техники, преимущественно к скважинным струйным установкам для добычи нефти из скважин.

Известен способ работы скважинной струйной установки, включающий спуск в скважину колонны насосно-компрессорных труб со струйным насосом, пакером и перфоратором, размещение перфоратора против продуктивного пласта и подрыв перфоратора с последующей прокачкой жидкой рабочей среды через струйный насос (см. авторское свидетельство SU 1146416, Е 21 В 43/116, 23.03.1985).

Из указанного выше авторского свидетельства 1146416 известна скважинная струйная установка, включающая установленный в скважине на колонне насосно-компрессорных труб струйный насос и размещенный ниже струйного насоса перфоратор.

Данная установка позволяет проводить перфорацию скважины и за счет этого интенсифицировать откачку из скважины различных добываемых сред, например нефти, однако данная установка не позволяет проводить исследование прискважинной зоны пластов, что в ряде случаев приводит к снижению эффективности работ по интенсификации работы скважины, что связано с тем, что отсутствует информация о том, где наиболее целесообразно проводить перфорацию пластов. Таким образом, эффективность проводимой работы по дренированию скважины не дает ожидаемых результатов.

Наиболее близким к изобретению в части способа, как объекту изобретения, по технической сущности и достигаемому результату является способ работы скважинной струйной установки, включающий установку на колонне насосно-компрессорных труб струйного насоса с проходным каналом и пакера, спуск этой сборки в скважину, распакеровку пакера и создание необходимой депрессии в подпакерной зоне путем откачки струйным насосом жидкой среды из подпакерной зоны (см. патент RU, 2121610, F 04 F 5/02, 10.11.1998).

Из этого же патента известна скважинная струйная установка, содержащая установленные на колонне насосно-компрессорных труб, пакер с центральным каналом и струйный насос с активным соплом, камерой смешения и проходным каналом с посадочным местом для установки герметизирующего узла с осевым каналом, при этом установка снабжена излучателем и приемником-преобразователем физических полей, размещенным в подпакерной зоне со стороны входа в струйный насос откачиваемой из скважины среды и установленным на каротажном кабеле, пропущенном через осевой канал герметизирующего узла, выход струйного насоса подключен к пространству, окружающему колонну труб, вход канала подвода откачиваемой среды струйного насоса подключен к внутренней полости колонны труб ниже герметизирующего узла, а вход канала подачи жидкой рабочей среды в активное сопло подключен к внутренней полости колонны труб выше герметизирующего узла.

Данные способ работы скважинной струйной установки и установка для его осуществления позволяют проводить различные технологические операции в скважине ниже уровня установки струйного насоса, в том числе путем снижения перепада давлений над и под герметизирующим узлом. Однако данная установка не позволяет в полной мере использовать ее возможности, поскольку данная установка позволяет проводить исследование продуктивных пород только вертикальных стволов, что сужает область использования данных способа работы и скважинной струйной установки для его реализации. Кроме того, размеры струйного насоса не оптимизированы для проведения работ по исследованию скважин с открытым стволом при использовании струйного насоса совместно с автономньми каротажными комплексами.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является интенсификация работ по исследованию и испытанию скважин с открытым стволом, в первую очередь с криволинейным открытым стволом, оптимизация расположения и размеров струйного насоса при его работе совместно с автономным каротажным комплексом и за счет этого повышение надежности работы скважинной струйной установки.

Указанная задача решается за счет того, что способ работы скважинной струйной установки заключается в том, что спускают в скважину на насосно-компрессорных трубах струйный насос со ступенчатым проходным каналом в его корпусе, расположенный ниже струйного насоса пакер с проходным каналом и, расположенный на нижнем конце колонны труб, автономный каротажный комплекс, при этом в процессе спуска в открытом стволе посредством автономного каротажного комплекса производят регистрацию фоновых значений физических параметров прискважинной зоны продуктивных пластов и при достижении заданной глубины производят распакеровку пакера, причем последний устанавливают выше исследуемых продуктивных пластов, далее на каротажном кабеле или проволоке опускают по колонне труб и устанавливают в проходном канале функциональную вставку для регистрации кривых восстановления пластового давления в подпакерном пространстве, с установленным в ней перепускным клапаном, и установленными ниже вставки обратным клапаном и автономным манометром, подают в сопло струйного насоса жидкую рабочую среду, создавая в подпакерном пространстве скважины ряд различных по величине депрессий, и при каждой величине депрессии измеряют дебит скважины, после этого резко прекращают подачу жидкой рабочей среды в сопло струйного насоса с отсечением за счет этого обратным клапаном надпакерного пространства скважины от подпакерного и производят автономным манометром регистрацию восстановления пластового давления в подпакерном пространстве скважины с возможностью передачи на поверхность по каротажному кабелю информации из подпакерного пространства скважины, затем подают в сопло струйного насоса жидкую рабочую среду, создают таким образом депрессию на продуктивный пласт и проводят измерение физических параметров в прискважинной зоне продуктивного пласта автономным каротажньм комплексом, после этого открывают во вставке путем натяжения каротажного кабеля или проволоки перепускной клапан, сообщая таким образом надпакерное и подпакерное пространство скважины и выравнивая давление между ними, извлекают функциональную вставку для регистрации кривых восстановления пластового давления, проводят депакеровку пакера и производят подъем колонны труб со струйным насосом, пакером и автономным каротажным комплексом при этом во время подъема последним регистрируют физические параметры прискважинной зоны продуктивных пластов в интервале расположения продуктивных пород и около них.

При необходимости способ работы скважинной струйной установки дает возможность проводить дополнительное исследование продуктивных пластов, для чего после извлечения функциональной вставки для регистрации кривых восстановления пластового давления устанавливают в проходном канале струйного насоса блокирующую вставку с сквозным осевым каналом, и посредством блокирующей вставки разобщают затрубное и внутритрубное пространство колонны труб, опускают колонну труб до достижения автономным каротажным комплексом подошвы продуктивных пластов и закачивают в скважину жидкость с аномальными физическими свойствами, например, с аномально высоким сечением захвата тепловых нейтронов, задавливая эту жидкость в пласты, после чего производят депакеровку пакера и подъем на поверхность колонны труб с регистрацией автономным каротажным комплексом физических параметров прискважинной зоны продуктивных пластов.

В части устройства, как объекта изобретения, поставленная задача решается за счет того, что скважинная струйная установка содержит установленные на колонне труб, пакер, струйный насос, в корпусе которого установлены сопло и камера смешения с диффузором, а также выполнен ступенчатый проходной канал и, устанавливаемую в ступенчатом проходном канале, функциональную вставку для регистрации кривых восстановления пластового давления с автономным манометром, при этом ниже пакера на колонне труб установлен автономный каротажный комплекс для измерения физических величин, например удельного электрического сопротивления горных пород, при этом струйный насос установлен над продуктивными пластами скважины на расстоянии h, равном

где h - вертикальная составляющая расстояния от струйного насоса до подошвы продуктивных пластов, м;

Р_пл - пластовое давление н/м²;

Р - максимально допустимая величина депрессии на продуктивный пласт, н/м²;

g - ускорение свободного падения м/с ²;

- плотность жидкости в скважине кг/м³,

а струйный насос выполнен со следующими соотношениями размеров: отношение диаметра входного сечения камеры смешения D_кс к диаметру выходного сечения сопла D_c составляет от 1,1 до 2,4, отношение длины камеры смешения L_к к диаметру входного сечения камеры смешения D_кс составляет от 3 до 7, отношение длины сопла L_c к диаметру его выходного сечения D_c составляет от 1 до 8, расстояние L от выходного сечения сопла до входного сечения камеры смешения составляет от 0,3 до 2 диаметров выходного сечения сопла D_c, а угол наклона образующей диффузора к продольной оси диффузора составляет от 4 до 14°.

Анализ работы скважинной струйной установки показал, что надежность работы установки можно повысить как путем оптимизации последовательности действий при испытании и освоении скважин, в первую очередь с открытым криволинейным стволом, так и путем более оптимального расположения в скважине струйного насоса и выполнения последнего со строго определенными размерами.

Было выявлено, что указанная выше последовательность действий позволяет наиболее эффективно использовать оборудование, которое установлено на колонне труб, при проведении работ по исследованию и испытанию продуктивных пластов горных пород, при этом созданы условия для получения полной и достоверной информации о состоянии продуктивных пластов. Путем создания ряда различных депрессий струйный насос создает в скважине заданные величины перепада давления, а с помощью функциональной вставки для регистрации кривых восстановления пластового давления, автономного манометра и автономного каротажного комплекса проводится исследование и испытание скважины. Одновременно предоставляется возможность контролировать величину депрессии путем управления скоростью прокачки жидкой рабочей среды. При проведении испытания пластов можно регулировать режим откачки посредством изменения давления жидкой рабочей среды, подаваемой в сопло струйного насоса. Перекрытие блокирующей вставкой как канала подачи жидкой рабочей среды, так и канала подвода откачиваемой из скважины среды при проведении работ по разобщению затрубного и внутритрубного пространства скважины позволяет предотвратить попадание в струйный насос посторонних предметов, которые могут засорить струйный насос, что также позволяет повысить надежность работы установки. Выполнение функциональной вставки для регистрации кривых восстановления пластового давления с обратным клапаном и перепускным клапаном позволяет повысить точность получаемых данных при регистрации указанных выше кривых, что, в свою очередь, позволяет провести более качественную обработку скважины и подготовку ее к эксплуатации, также позволяет ускорить и упростить процесс выравнивания давления между подпакерным и надпакерным пространством скважины. Таким образом, данный способ работы позволяет проводить качественное исследование и испытание скважин после бурения с проведением всестороннего исследования и испытания в различных режимах.

В ходе исследования было установлено, что для получения достоверной информации необходимо располагать струйный насос над пластами на определенной высоте. При этом возникла необходимость выполнения струйного насоса с определенными соотношениями размеров для согласования работы струйного насоса с работой автономного каротажного комплекса. Только в этом случае удалось добиться получения исчерпывающей объективной информации о состоянии продуктивных пород пластов.

Таким образом указанная выше совокупность взаимозависимых параметров и последовательности действий обеспечивают достижение выполнения поставленной в изобретении задачи - интенсификации работ по исследованию и испытанию скважин с открытым стволом, в первую очередь с криволинейным открытым стволом, а также оптимизации расположения и размеров струйного насоса при его работе совместно с автономным каротажным комплексом и за счет этого повышения надежности работы скважинной струйной установки.

На фиг.1 представлен продольный разрез установки с установленной функциональной вставкой для регистрации кривых восстановления пластового давления, на фиг.2 представлен продольный разрез установки с установленной блокирующей вставкой и фиг.3 представлен увеличено вид I на фиг.1.

Скважинная струйная установка содержит установленные на колонне труб 1, пакер 2, струйный насос 3, в корпусе 4 которого установлены сопло 5 и камера смешения 6 с диффузором 7, а также выполнен ступенчатый проходной канал 8. В ступенчатом проходном канале 8 могут быть установлены вставка 9 для регистрации кривых восстановления пластового давления с автономным манометром либо блокирующая вставка 10. Кроме того, функциональная вставка 9 для регистрации кривых восстановления пластового давления выполнена с перепускным клапаном (не показан на чертеже) для сообщения при необходимости подпакерного и надпакерного пространства скважины. Ниже пакера 2 на колонне труб 1 установлен автономный каротажный комплекс 11 для измерения физических величин, например удельного электрического сопротивления горных пород. Струйный насос 3 устанавливают в скважине над поодуктивными пластами на пасстоянии h, равном

где h - вертикальная составляющая расстояния от струйного насоса до подошвы интервала продуктивных пластов, м;

Р _пл - пластовое давление н/м²;

Р - максимально допустимая величина депрессии на продуктивный пласт, н/м²;

g - ускорение свободного падения, м/с ²;

- плотность жидкости в скважине, кг/м³.

Струйный насос 3 выполнен со следующими соотношениями размеров: отношение диаметра входного сечения камеры смешения 6 D_кс к диаметру выходного сечения сопла 5 D_с составляет от 1,1 до 2,4, отношение длины камеры смешения 6 L_к к диаметру входного сечения камеры смешения 6 D_с составляет от 3 до 7, отношение длины сопла 5 L_к к диаметру его выходного сечения De составляет от 1 до 8, расстояние L от выходного сечения сопла 5 до входного сечения камеры смешения 6 составляет от 0,3 до 2 диаметров выходного сечения сопла 5 D_c , а угол наклона образующей диффузора 7 к продольной оси диффузора 7 составляет от 4 до 14°.

Работа скважинной струйной установки заключается в том, что спускают в скважину на насосно-компрессорных трубах 1 струйный насос 3 со ступенчатым проходным каналом 8 в его корпусе 4, расположенный ниже струйного насоса 3 пакер 2 с проходным каналом и, расположенный на нижнем конце колонны труб 1, автономный каротажный комплекс 11. В процессе спуска в открытом стволе посредством автономного каротажного комплекса 11 производят регистрацию фоновых значений физических параметров прискважинной зоны продуктивных пластов. При достижении заданной глубины производят распакеровку пакера 2, причем последний устанавливают выше исследуемых продуктивных пластов. Затем на каротажном кабеле или проволоке опускают по колонне труб 1 и устанавливают в проходном канале 8 функциональную вставку 9 для регистрации кривых восстановления пластового давления в подпакерном пространстве, с установленным в ней перепускным клапаном, и установленными ниже вставки обратным клапаном и автономным манометром. Подают в сопло 5 струйного насоса 3 жидкую рабочую среду и создают в подпакерном пространстве скважины ряд различных по величине депрессий. При каждой величине депрессии измеряют дебит скважины, после этого резко прекращают подачу жидкой рабочей среды в сопло 5 струйного насоса 3 с отсечением за счет этого обратным клапаном функциональной вставки 9 надпакерного пространства скважины от подпакерного и производят автономным манометром регистрацию восстановления пластового давления в подпакерном пространстве скважины. Если функциональную вставку 9 устанавливали в проходном канале 8 с помощью каротажного кабеля, то имеется возможность передачи на поверхность по каротажному кабелю информации из подпакерного пространства скважины, что позволяет более оперативно принимать решения по ходу дальнейших работ в скважине. Затем подают в сопло 5 струйного насоса 3 жидкую рабочую среду, создают таким образом депрессию на продуктивные пласты и проводят измерение физических параметров в прискважинной зоне продуктивных пластов автономным каротажным комплексом 11. После этого открывают во вставке 9 путем натяжения каротажного кабеля или проволоки перепускной клапан, сообщая таким образом надпакерное и подпакерное пространство скважины и выравнивая таким образом давление между ними. Извлекают функциональную вставку 9 для регистрации кривых восстановления пластового давления. Проводят депакеровку пакера 2 и производят подъем колонны труб 1 со струйным насосом 3, пакером 2 и автономным каротажным комплексом 11. При этом во время подъема последним регистрируют физические параметры прискважинной зоны пластов в интервале расположения продуктивных пластов горных пород и около них.

Если возникает необходимость, то проводят дополнительное исследование пластов, для чего после извлечения функциональной вставки 9 для регистрации кривых восстановления пластового давления устанавливают в проходном канале 8 струйного насоса 3 блокирующую вставку 10 с сквозным осевым каналом. Посредством блокирующей вставки 10 разобщают затрубное и внутритрубное пространство колонны труб 1 и опускают колонну труб 1 до достижения автономным каротажным комплексом 11 подошвы пластов. Затем закачивают в скважину жидкость с аномальными физическими свойствами, например, с аномально высоким сечением захвата тепловых нейтронов, задавливая эту жидкость в пласты, после чего производят депакеровку пакера 2 и подъем на поверхность колонны труб 1 с регистрацией автономным каротажным комплексом физических параметров прискважинной зоны пластов.

Настоящее изобретение может найти применение в нефтедобывающей промышленности при испытании и освоении скважин, а также в других отраслях промышленности, где производится добыча различных сред из скважин.